李巨遠(yuǎn)

(西安科技大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，西安 710054)

0 引言

機(jī)械工程(Mechanical Engineering)是一門利用物理定律為機(jī)械系統(tǒng)作分析、設(shè)計(jì)、制造及維修的工程學(xué)科，是以自然科學(xué)和技術(shù)科學(xué)為理論基礎(chǔ)，并結(jié)合實(shí)踐技術(shù)，最終應(yīng)用于研究和解決各種機(jī)械中的理論和實(shí)際問(wèn)題的應(yīng)用學(xué)科。機(jī)械工程從17世紀(jì)蒸汽機(jī)的出現(xiàn)開(kāi)始得到了快速發(fā)展，從木質(zhì)機(jī)械發(fā)展成為金屬機(jī)械，經(jīng)歷了幾次的工業(yè)革命，逐漸形成了機(jī)械制造技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)及數(shù)字媒體技術(shù)等結(jié)合的機(jī)械工程學(xué)科特點(diǎn)，已基本具備了較系統(tǒng)的理論體系和較成熟的工程技術(shù)。

1 機(jī)械工程的現(xiàn)狀與應(yīng)用

1.1 機(jī)械工程的現(xiàn)狀

我國(guó)機(jī)械工程技術(shù)取得了飛速發(fā)展，各種機(jī)械設(shè)備已經(jīng)投入到實(shí)際運(yùn)營(yíng)中，有效地促進(jìn)了我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。在機(jī)械工程技術(shù)發(fā)展中，如液壓挖掘機(jī)、裝載機(jī)、工程起重機(jī)、叉車等機(jī)械，不僅發(fā)展迅速，而且技術(shù)先進(jìn)，部分已經(jīng)達(dá)到了世界領(lǐng)先水平，同時(shí)在鐵路等工程建設(shè)領(lǐng)域也發(fā)揮了巨大作用。總體來(lái)說(shuō)，機(jī)械工程迫切需要加大研究和創(chuàng)新的力度，不斷提高機(jī)械工程技術(shù)的先進(jìn)性和創(chuàng)新性。

1.1.1 基礎(chǔ)研究現(xiàn)狀

我國(guó)工業(yè)存在起步晚、發(fā)展時(shí)間短、研發(fā)經(jīng)費(fèi)不足等不利因素，造成研究進(jìn)度緩慢、攻克新技術(shù)難度大，導(dǎo)致機(jī)械工程技術(shù)先進(jìn)性不足。隨著工程技術(shù)不斷發(fā)展和提升，在機(jī)械工程基礎(chǔ)研究領(lǐng)域，也取得了一系列進(jìn)展和原創(chuàng)性成果，為機(jī)械工程的研發(fā)提供了一些新理論、新技術(shù)和新方法，在國(guó)內(nèi)外也產(chǎn)生了一定的影響，部分領(lǐng)域在國(guó)際學(xué)術(shù)界已占有一席之地。

1.1.2 工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

在高新技術(shù)方面尚未完全具備自主能力，許多重大裝備還不能自主設(shè)計(jì)與制造，創(chuàng)新能力不足。目前，我國(guó)只是制造大國(guó)，而不是制造強(qiáng)國(guó)，大多關(guān)鍵核心裝備還是依賴進(jìn)口。機(jī)械工程類企業(yè)普遍缺乏核心技術(shù)和品牌優(yōu)勢(shì)，在國(guó)際市場(chǎng)中只能是低價(jià)格的競(jìng)爭(zhēng)模式，導(dǎo)致貿(mào)易增量不增價(jià)，甚至跌價(jià)的狀況。近年來(lái)，出現(xiàn)了國(guó)內(nèi)幾大機(jī)床企業(yè)相繼破產(chǎn)或轉(zhuǎn)型問(wèn)題，制造業(yè)是一個(gè)國(guó)家發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，這必須引起高度重視。

1.2 機(jī)械工程的應(yīng)用

機(jī)械工程所研究的領(lǐng)域非常廣泛，包含機(jī)械、自動(dòng)化及電子信息等。既可以自成體系，又可以相互關(guān)聯(lián)；既可以作為獨(dú)立主體，又可以作為輔助工具。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用，所有的行業(yè)或領(lǐng)域已不再以獨(dú)立的主體而運(yùn)行，必須相互作用、協(xié)同工作。因此，機(jī)械工程的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，具體應(yīng)用體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

(1)能源領(lǐng)域。將熱、化學(xué)、原子、電、流體壓力和天然機(jī)械能轉(zhuǎn)換為適合于應(yīng)用的機(jī)械能的各種動(dòng)力機(jī)械，或者將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為所需要的電能、熱能、流體壓力能、勢(shì)能等，機(jī)械工程為能源領(lǐng)域提供了能源裝置。

(2)農(nóng)業(yè)及輕工業(yè)。為更好地發(fā)展農(nóng)業(yè)及輕工業(yè)生產(chǎn)，機(jī)械工程的先進(jìn)技術(shù)廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機(jī)械及輕工業(yè)機(jī)械，從而滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的生活物質(zhì)需求，如常見(jiàn)的作物收割機(jī)械、紡織機(jī)械等。

(3)機(jī)械制造業(yè)。隨著工業(yè)革命的迅速崛起，各種機(jī)器設(shè)備的大量應(yīng)用，需要大量的機(jī)械加工設(shè)備來(lái)制造我們所需要的機(jī)器和裝備，如常見(jiàn)的車床、鉆床、銑床、磨床及特種加工設(shè)備等。

(4)交通運(yùn)輸業(yè)。人們生活中使用的交通運(yùn)輸設(shè)備，如汽車、輪船、飛機(jī)、高鐵等，其制造、生產(chǎn)及維修都屬于機(jī)械工程領(lǐng)域。

(5)工程建設(shè)。我國(guó)的工程建設(shè)技術(shù)水平比較領(lǐng)先，尤其在道路施工、橋梁建設(shè)等領(lǐng)域都離不開(kāi)施工設(shè)備，高效、多用途工程機(jī)械需求較大，如挖掘機(jī)、裝載機(jī)等。

(6)家庭生活。洗衣機(jī)、冰箱、熱水器等家用電器的生產(chǎn)和制造都離不開(kāi)機(jī)械工程。

(7)國(guó)防建設(shè)。國(guó)家軍事建設(shè)離不開(kāi)軍用設(shè)備及武器的制造和生產(chǎn)，如坦克、戰(zhàn)斗機(jī)、裝甲車、潛艇、雷達(dá)等，其生產(chǎn)和制造都離不開(kāi)機(jī)械工程。

總的來(lái)說(shuō)，機(jī)械工程與我們的生產(chǎn)生活息息相關(guān)，涉及到眾多領(lǐng)域，上至國(guó)家核心技術(shù)，下至人民生活用品，無(wú)一不與機(jī)械工程密不可分。

2 機(jī)械工程目前存在的問(wèn)題

我國(guó)的機(jī)械工程中高端制造技術(shù)較弱，市場(chǎng)份額小，研發(fā)設(shè)計(jì)和創(chuàng)新能力薄弱，核心技術(shù)依賴國(guó)外；具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的專業(yè)化制造技術(shù)體系尚未形成；高端制造業(yè)的配套能力不足，核心設(shè)備和系統(tǒng)主要依賴進(jìn)口。

(1)自動(dòng)化的實(shí)際應(yīng)用依然不足。目前，我國(guó)對(duì)于自動(dòng)化技術(shù)的使用依然停留在簡(jiǎn)單的數(shù)字控制基礎(chǔ)方面，復(fù)雜的數(shù)字化集成水平較低。

(2)生產(chǎn)效率依然較低。我國(guó)現(xiàn)如今的生產(chǎn)能力仍不能達(dá)到現(xiàn)代化生產(chǎn)要求，很多流水線生產(chǎn)依然以人力為主，雖然有少部分企業(yè)已使用了自動(dòng)化流水線，但由于使用和研發(fā)成本較高，無(wú)法實(shí)現(xiàn)所有生產(chǎn)的自動(dòng)化。

(3)專業(yè)技術(shù)人才不足。目前，我國(guó)機(jī)械加工行業(yè)面臨著技術(shù)工人嚴(yán)重缺失，大量職業(yè)院校的學(xué)生對(duì)于機(jī)械工程行業(yè)的認(rèn)識(shí)還停留在20年前，認(rèn)為機(jī)械加工就是操作機(jī)床，就業(yè)理念陳舊，職業(yè)素養(yǎng)不高，導(dǎo)致人才緊缺。難以適應(yīng)機(jī)械CAD、CAM及CAE技術(shù)靈活應(yīng)用要求。

(4)國(guó)產(chǎn)機(jī)械加工設(shè)備與世界先進(jìn)國(guó)家設(shè)備有較大差距。目前，我國(guó)機(jī)械加工設(shè)備的精密化、數(shù)字化、自動(dòng)化及智能化程度不足。以五軸數(shù)控機(jī)床為例，目前依然沒(méi)有國(guó)產(chǎn)化，單純依靠國(guó)外引進(jìn)，導(dǎo)致復(fù)雜精密零件的加工效率低、成本高。

3 機(jī)械工程的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

在現(xiàn)階段的技術(shù)條件下，現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)所取得的發(fā)展成效主要體現(xiàn)在柔性制造、虛擬制造以及敏捷制造這幾個(gè)方面。

3.1 機(jī)械工程國(guó)產(chǎn)設(shè)備的精密度與智能化的快速提升

大力研發(fā)先進(jìn)機(jī)工程設(shè)備，以提高精度為前提，結(jié)合智能化、數(shù)字化，使國(guó)產(chǎn)機(jī)床實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品系列化，使我國(guó)的機(jī)械加工設(shè)備及特種加工設(shè)備等形成一套通用的控制系統(tǒng)，不僅可以提高產(chǎn)品適用性，降低使用成本，同時(shí)也提高了設(shè)備的制造研發(fā)水平和精密程度。

3.2 機(jī)械工程專門人才的體系化培養(yǎng)

目前，對(duì)于機(jī)械工程行業(yè)來(lái)說(shuō)，專業(yè)藍(lán)領(lǐng)較少，專業(yè)化高技能人才的需求極大，但因?yàn)橹贫燃熬蜆I(yè)觀念的影響，導(dǎo)致從事專業(yè)化、技能化的人才不足。因此，隨著智能化、精密化、專業(yè)化的機(jī)械工程技術(shù)的應(yīng)用，需要大量的專門化人才培養(yǎng)體系作保障。

3.3 機(jī)械工程的創(chuàng)新及與數(shù)字化的結(jié)合

機(jī)械工程是一門可以與多學(xué)科進(jìn)行結(jié)合的行業(yè)，其中與材料、控制學(xué)科關(guān)系密切，跨專業(yè)的結(jié)合是未來(lái)機(jī)械行業(yè)發(fā)展的必由之路，因此在人才培養(yǎng)時(shí)就應(yīng)該進(jìn)行機(jī)械工程相關(guān)基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)，同時(shí)要鼓勵(lì)科技人員創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)，認(rèn)清數(shù)字化在未來(lái)發(fā)展的重要作用，從而完成機(jī)械行業(yè)的改革與進(jìn)步。

3.4 機(jī)械工程技術(shù)的綠色化發(fā)展

隨著綠色產(chǎn)業(yè)、綠色制造業(yè)的迅速發(fā)展，機(jī)械工程正朝著綠色環(huán)保方向發(fā)展。這不僅是人類社會(huì)發(fā)展的需要，更是節(jié)約型社會(huì)的需要，也是進(jìn)一步提升機(jī)械工程質(zhì)量的關(guān)鍵。發(fā)展綠色機(jī)械工程，對(duì)機(jī)械工程提出了高效、精密、節(jié)能及環(huán)保的基本要求，體現(xiàn)了綠色化的發(fā)展方向。

3.5 機(jī)械工程信息化發(fā)展

機(jī)械工程企業(yè)的信息化轉(zhuǎn)變需要依靠智能化技術(shù)的促進(jìn)，以便實(shí)現(xiàn)企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中將人的力量與機(jī)械的力量相結(jié)合，從而建立了一套完善的系統(tǒng)體系，實(shí)現(xiàn)數(shù)字及信息化的智能生產(chǎn)。在產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中，將生產(chǎn)信息及時(shí)共享，使調(diào)度計(jì)劃和生產(chǎn)計(jì)劃有效組合，從而形成閉環(huán)控制系統(tǒng)。不僅極大提高了生產(chǎn)率，而且能夠提高生產(chǎn)質(zhì)量。

4 結(jié)語(yǔ)

在信息技術(shù)飛速發(fā)展的大時(shí)代下，傳統(tǒng)的機(jī)械工程需要改造升級(jí)，智能化、信息化及協(xié)同作業(yè)正在日趨完善。但是，我國(guó)目前高端的機(jī)械工程技術(shù)還不成熟，核心技術(shù)受制于人，獨(dú)創(chuàng)性不夠高，專業(yè)人才不足等問(wèn)題對(duì)機(jī)械工程行業(yè)的發(fā)展十分不利。因此，我國(guó)要結(jié)合現(xiàn)有的技術(shù)，借鑒國(guó)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，加大研發(fā)力度，鼓勵(lì)技術(shù)創(chuàng)新，在完善現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，使機(jī)械工程的自動(dòng)化與智能得到進(jìn)一步提高。